充电桩方案

能源危机与环境危机的日益深重 可持续发展的理念逐渐深入人心 业界的目光聚焦以电动 汽车为典型代表的新能源汽车产业 为了推动这一伟大的历史进程 世界各国政府都出台了形 形色色的鼓励扶持政策 在中国 这更是汽车工业崛起的大好契机 因此电动汽车的普及是大 势所趋 随着电动汽车产业的快速发展 派生出了新兴产业 电动汽车充电站 充电站承担着为 电动汽车动力电池提供电能的重要使命 高质量多功能的充电设备可以有效保护电池 监控电 池工作状态 并为电池组提供最高效的充电方案 如果将电池比喻为电动汽车心脏的话 那么 充电站就是这颗心脏健康工作的有力保障 电 动 汽 车 充 电 桩 通 信 与 网 络 系 统 整 体 解 决 方 案 一 概 述 随着新能源战略的部署和实施 电动汽车必将走进千家万户 与之配套的电动汽车充换电设施已率先 开始建设 将逐步形成充电桩 充电站 换电站 配送站等设施相结合的电动汽车充换电系统 采用光载无线技术构建电动汽车充电桩的信息化网络 相关研究项目的提出和实施 得到了南方电网 等 电 力 行 业 专 家 的 肯 定 和 支 持 随 着 后 续 项 目 的 开 展 将 逐 步 构 建 起 基 于 光 载 无 线 技 术 的 物 联 网 信 息 平 台 在电动汽车充换电系统的应用体系 最终实现智能型的电动汽车充换电服务网络 二 光 载 无 线 技 术 在 电 动 汽 车 充 电 桩 的 应 用 2 1 充 电 桩 简 介 充电桩是电动汽车充换电系统中最重要的设施 一般固定在路边或停车场内 利用专 用 充 电 接 口 采 用 传 导 方 式 为 具 有 车 载 充 电 机 的 电 动 汽 车 提 供 交 流 电 能 并 具 有 相应的通讯 计费和安全防护功能 通过投币或购买专用 的 IC 卡 为 电 动 汽 车 充 电 2 2 电 动 汽 车 充 电 桩 通 信 网 络 建 设 要 求 作为电网配用电侧的电动汽车充电桩 其结构的特殊性决定了自动化通信系统的特点 是 被 测 点 多 且 分 散 覆 盖 面 广 通 信 距 离 短 并 且 随 着 城 市 的 发 展 网 络 拓 扑 要 求 具有灵活性和扩展性的结构 因此 电动汽车充电桩通信 方式的选择应考虑如下问题 1 通 信 的 可 靠 性 通 信 系 统 要 长 期 经 受 恶 劣 环 境 和 较 强 的 电 磁 干 扰 或 噪 音 干扰的 考验 并保持通信的畅通 2 建设费用 在满足可靠性的前提下 综合考虑建设费用及长期使用和维护的费用 3 双向通信 不仅能实现信息量的上传 还要实现控制量的下达 4 多业务的数据传输速率 随着以后终端业务量的不断增长 主站到子站 子站到终端之间通信对 实现多业务的数据传输速率要求越来越高 5 通信的灵活性和可扩展性 由于充电桩具有控制点面多 面广和分散的特点 要求采用标准 的 通 信 协 议 随 着 ALL IP 网 络 技 术 趋 势 的 发 展 以 及 电 力 运 营 业 务 的 不 断 增 长 需 要 考 虑基 于 IP 的业务承载 同时要求便于安装施工 调试 运行 维护 2 3 电 动 汽 车 充 电 桩 现 有 通 信 方 式 电动汽车充电桩属于配电网侧 其通信方式往往和配电网自动化一起 综合考虑 通信是配电网自动化的 一 个 重 点 和 难 点 区 域 不 同 条 件 不 同 可 应 用 的 通 信 方 式 也 不 同 具 体 到 电 动 汽 车 充 电 桩 其 通 信 方 式主要有有线方式和无线方式 1 有线方式 有线方式主要有 有线以太网 RJ45 线 光纤 工业串行总线 RS485 RS232 CAN 总线 有 线 以 太 网 主 要 优 点 是 数 据 传 输 可 靠 网 络 容 量 大 缺 点 是 布 线 复 杂 扩 展 性 差 施 工 成 本 高 灵 活性差 工业串 行总线 RS485 RS232 CAN 总线 优点是数据传输可靠 设计简单 缺点是布网复杂 扩展性差 施工成本高 灵活性差 通信容量低 2 无线方式 无线方式主要采用移动运营商的移动数据接入业务 如 GRPS EVDO CDMA 等 采 用 移 动 运 营 商 的 移 动 数 据 业 务 需 要 将 电 动 汽 车 充 电 桩 这 一 电 网 内 部 设 备 接 入 移 动 运 营 商 的 移 动 数 据网络 需要支付昂贵的月租和年费 随着充电桩数量的增加费用将越来越大 同时数据的安全性和 网络的可靠性都受到移动运营商的限制 不利于设备的安全运行 其次 移动运营商的移动接入带宽属共 享带宽 当局部区域有大量设备接入时 其接入的可靠性和每个用户的平均带宽会恶化 不利于充电桩群 的密集接入 大数据量的数据传输 2 4 光 载 无 线 通 信 技 术 随着光缆成本的不断下降 光进铜退 已经成为整个有线通信的发展趋势 光纤通信在配电网通信建设中 已被广泛采用 光纤通信以其独有的优势已成为电力通信网络建设的主流选择 目前国内电力系统已经完 成敷设了覆盖全国的光纤网络 即通常所说的 三纵四横 的主干传输网络 随着电力通信建设的不断推 进 光缆线路正逐步延伸至 110 KV 以下的通信网络 在经济较为发达的地区 甚至延伸到了 6KV 左 右 的 变 电 站 随着智能电网建设逐步深入 配用电以及输电线路综合监测等应用需要电力通信实现更大范围以 及更灵活的接入 尤其是应对自然灾害等突发事件时 亟需对分布点多面广 且大部分暴露在室外 易受 设备老 化 天 气 及 人 为 破 坏 等 因 素 而 引 起 故 障 的 配 用 电 设 备 进 行 实 时 监 测 考 虑 到 无 源 光 网 络 PON 在 配 用 电 通 信系统中的应用已经成为趋势 如何充分利用现有光纤资源 满足配用电侧应用以 及实现设备实时监测成为亟待解决的课题 近 年 来 光 载 无 线 ROF 技 术 被 认 为 是 实 现 低 成 本 高 速 无 线 通 信 的 有 效 解 决 方 案 其 通 过 光 纤 链 路 在 中 心 控 制 局 和 远 端 天 线 单 元 之 间 实 现 无 线 射 频 RF 信 号 的 分 发 在 简 化 远 端 天 线 单 元 的 同 时 在 中 心 局 实现功能的集中化 器件设备的共享以及频谱带宽资源的动态分配 大幅度降低系统传输成 本并提高系统传输性能 频谱效率 覆盖区域和灵活性 实现宽带无线接入与光传输技术的融合 完全满 足电动汽车充电桩等配电网侧的通信要求 2 5 飞 瑞 敖 光 载 无 线 通 信 技 术 广州飞瑞敖电子科技有限公司拥有光载无线传输与交换的核心技术 研究开发的光载无线信号分布 式系统及其核心设备 光载无线交换机 弥补了业内的技术空白 满足物联网各环节不同通信需求 提 供 WiFi 射频信号的大范围光纤分布 通过无线传感器网络感知 采集和处理网络覆盖地理区域中感知对 象的信息 实现大覆盖区域终端设备的实时监测 复杂环境下监测数据动态灵活的接入与调控 光载无 线系统主要由光载无线交换机 光纤线路 远端节点构成 其中的光载无线交换机为光载无线系统的核心 设备 也是本项目的核心设备 光载无线交换机由 5 个 部 分 构 成 分 别 是 多 用 途 信 号 处 理 器 通 信 模 块 组 射 频 信 号 交 换 单 元 模拟光端机光电模块及系统软件 主要实现与外部以太网和通信的接口 提供终端设备的接 入连接 实现射频信号的路由交换 实现电光 光电转换及子载波复用 以及整个网络的管理 远端节点 由光电 电光转换模块和 RF 双向放大器组成 结构非常简单 通过上述分析 可以认为 安装 维护方便 价格合理 通信量大 覆盖范围广已成为智能配电网通 讯系统和电动汽车充电桩通信网络的发展方向 在此 飞瑞敖提出电动汽车充电桩的光载无线通信技术解 决方案 相比于现有的电动汽车充电桩的通信方式 具有如下优势 1 射频信号覆盖范围大 2 射频信号源集中于交换机中 实现统一的控制和管理 系统的安全性和可靠性高 3 网络容量大 无线网络采用 WiFi 802 11b g 标 准 网 络 带 宽 高 达 54Mbps 4 设备安装 维护方便 扩展容易 价格合理 5 核心设备光载无线交换机还具有容量重构的功能 在不改变现有硬件设备的情况下 实现局部 区域的通信容量增加 6 基于光载无线交换机构建的电动汽车充电桩通信网络平台 属于电网公司自建的内部网络 完全置于电网公司的管理和控制之下 便于开展综合业务和功能扩展 如提供停车场的车辆管理 客户的 无线接入等其他增值业务 7 光载无线交换机中内置的 WiFi 接 入 点 AP 采 用 标 准 IP 网络协议 能够与变电站 配电 站等网络通信设备无缝连接 符合未来全 IP 通 信 网 络 的 发 展 趋 势 2 6 电 动 汽 车 充 电 桩 通 信 与 网 络 系 统 整 体 解 决 方 案 电动汽车充换电系统是一个庞大的电力网络资源 其通信系统的特点是被测点多且分散 覆盖面广 通信距离短 随着城市充换电设施的持续建设 其网络拓扑要求具有灵活性和扩展性的结构 对此 在 当前主流的 WiFi 无线接入技术的基础上 融合光载无线网络及其不同拓扑结构下的传输技术 WF无 线 接 入 技 术 射 频 交 换 与 重 构 技 术 无 线 传 感 技 术 实 现WiFi 射 频 信 号 和 2G 3G 4G 等 无 线 信 号 的 大 范 围 分 布 同 时 实 现 多 个 接 入 点 的 射 频 交 换 分 配 和 功 率 控 制 从 而 建 立 起 基 于 光 载 无 线 技 术 的 电动汽车充电桩通信与网络系统 并在 此基础上开发相关应用 进 一 步 结 合 国 家 智 能 电 网 建 设 对 电 力 通 信 的 需 求 和 电 动 汽 车 充 电 桩 的 实 际 应 用 建 立 电 动 汽 车 充 电 桩 的 信 息 化 管 理 平 台 实 现 电 动 汽 车 充 电 桩 的 数 据 采 集 设 备 监 控 环 境 监 测 及 其 它 增 值 服务 形 成 电 动 汽 车充电桩通信与网络系统整体解决方案